Fluent筒壁沟槽式火炮驻退机流场仿真分析(2)
在对驻退机进行设计的工程实践当中，液压阻力系数如何选取具有非常重要意义。对于一个新设计的驻退机，往往根据经验按相似结构进行类比的方法，比如节制杆式的主流液压阻力系数 通常在1.2～1.6范围内进行选取确定，支流液压阻力系数 在4～6范围内进行选取确定，再结合试验对其进行修正，实际结果一般与初定值不会有太大的偏差。然而，若新设计的驻退机没有采用节制杆结构形式，那么就不能够完全参考前述提到的液压阻力系数选取范围。例如，国外某型号驻退机采用了筒壁环形沟槽流动的形式，工作腔液体通过活塞与筒壁间的环形间隙流过，在设计计算书上查找到其主流系数取值约为2，若按照节制杆式进行取值必定会造成驻退机在反面设计过程中的理论分析和试验不符。
2 筒壁沟槽式驻退机结构
某一类型火炮在考虑总体结构布置、火线高、炮架的结构、设计稳定性等因素之后，总体设计要求紧凑的结构布局、相对较长的后坐，且严格限制了驻退机轴线与身管轴线间距，导致直接限制了外筒尺寸，如果采用常规的长后坐节制杆形式，就无法满足节制杆的稳定性要求。经讨论之后，在驻退筒内壁均布的三个沟槽,驻退液流过沟槽从而产生主流后坐阻力，筒壁沟槽式驻退机总体结构如图1所示。
1 流液孔 2 支撑杆 3外筒 4 驻退杆
图 1 筒壁沟槽式驻退机结构简图
传统意义上的节制杆式需要改为等直径无液流通过的支撑杆，同时拥有与常规节制杆式驻退机相似的支流流动，以确保驻退杆内腔充满驻退液，能够在复进时起到节制作用。其中，支流的流动与节制杆式结构基本相似，而主流流动则相差较大。因此，本文主要分析主流流动极其液压阻力系数k1。
需要特别说明的是，主流液压阻力系数 是综合考虑运动全过程中各种液压流动损失的一个综合系数，而且实际上它也是根据流体速度、结构特征等参数在一定的范围内变化的，通常是预先选取合理的取值范围，再根据试验结果对参数反复进行修正后才能确定。
经过简化，建立如图2所示的主流等效流动的模型，活塞周向均匀分布了三个流道，固定活塞，左侧驻流液以一定速度V’流入，经过筒壁上的三个流液通道在右侧自由流出。
根据伯努力方程和假设条件简化后，可得到等效模型流动过程的液压阻力方程，如（1）式所示。
(1)
式中， 为液压阻力， 为液压阻力系数，ρ为驻流液密度，V’为入流速度， 为活塞工作面积，ω为流道速度， 为流道面积。
在考虑支流充满驻退杆内腔的条件下，为了等效模拟主流流速ω相同的情况下的流场状态，可推导出等效状态下的驻退杆后坐速度V为
(2)
因此，只要得到获得液压阻力的值，即可反向推导出液压阻力系数 值。根据以上思路，可进一步分析得到液压阻力系数 与后坐速度V、流液孔面积ax的相关规律，工程设计中以此为理论依据确定 合理的选值范围，减少研制过程当中通过循环试验进行参数修正的次数，甚至在后坐阻力计算中为了更加符合实际后坐力曲线，可分阶段选取不同的液压阻力系数大小。
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